(57)【要約】【課題】  印字率が低くても現像剤のリフレッシュのための強制消費量を従来より少なくすることが可能であり、かつ、その現像剤の強制消費間隔を大きくとれるようにして、作業効率が悪化するのをも防止できるようにした、画像形成装置とその現像装置における現像剤供給方法を提供する。【解決手段】  画像形成枚数を計数する手段と、形成した画像の累積ドット数を計数する手段と、計数した画像形成枚数と累積ドット数とから形成画像の平均印字率を算出し、その平均印字率に応じて現像剤供給手段から現像剤収容手段への現像剤供給間隔を変化させる制御手段とを設け、その制御手段は、前記平均印字率が予め定めた基準印字率より小さいとき、前記平均印字率に応じて前記現像剤供給手段から現像剤収容手段への現像剤供給間隔を短く制御して、前記現像剤収容手段内の現像剤量が前記印字率に対応させて定めた特定量以上となるようにした。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体と対向して現像剤を現像領域に搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤収容手段とからなる現像装置と、該現像装置における前記現像剤収容手段に外部から現像剤を供給する現像剤供給手段とを有する画像形成装置の現像装置における現像剤供給方法であって、
前記画像形成装置は、画像形成枚数を計数する手段と形成した画像の累積ドット数を計数する手段とを有し、計数した累積ドット数と画像形成枚数とで平均印字率を算出し、該平均印字率が予め定めた基準印字率より低い場合、前記現像剤供給手段による前記現像剤収容手段への現像剤供給間隔を短くすることを特徴とする画像形成装置の現像装置における現像剤供給方法。
【請求項２】
前記現像剤供給手段による前記現像剤収容手段への現像剤供給間隔は、特定印字率範囲毎に前記累積ドット数計数手段が算出した累積ドット数を元に算出される現像量が、予め定めた値に達する間隔としたことを特徴とする請求項１に記載した画像形成装置の現像装置における現像剤供給方法。
【請求項３】
感光体と対向して現像剤を現像領域に搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤収容手段とからなる現像装置と、該現像装置における前記現像剤収容手段に外部から現像剤を供給する現像剤供給手段とを有する画像形成装置の現像装置における現像剤供給方法であって、
前記画像形成装置は、画像形成枚数を計数する手段と形成した画像の累積ドット数を計数する手段とを有し、計数した累積ドット数と画像形成枚数とで平均印字率を算出し、該平均印字率が予め定めた基準印字率より低い場合、前記現像剤供給手段による前記現像剤収容手段への現像剤供給を、前記現像剤収容手段内の現像剤量が前記印字率に対応させて定めた特定量以上となるようにおこなうことを特徴とする画像形成装置の現像装置における現像剤供給方法。
【請求項４】
前記画像形成装置は、前記画像形成枚数計数手段の計数した画像形成枚数が所定枚数に達し、前記算出した平均印字率が予め定めた基準となる印字率より低い時、特定印字率範囲毎に予め定めた量の現像剤を感光体に現像して消費させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載した画像形成装置の現像装置における現像剤供給方法。
【請求項５】
前記画像形成装置は現像剤を感光体に現像して消費させるに際し、前記現像剤担持体から感光体へ現像剤を搬送させるためのバイアス電圧を、特定印字率範囲毎に画像形成時のバイアスより大きくしたことを特徴とする請求項４に記載した画像形成装置の現像装置における現像剤供給方法。
【請求項６】
感光体と対向して現像剤を現像領域に搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤収容手段とからなる現像装置と、該現像装置における前記現像剤収容手段に外部から現像剤を供給する現像剤供給手段とを有する画像形成装置であって、
前記画像形成装置は、画像形成枚数を計数する手段と、形成した画像の累積ドット数を計数する手段と、該計数した画像形成枚数と累積ドット数とから形成画像の平均印字率を算出し、該平均印字率に応じて前記現像剤供給手段から現像剤収容手段への現像剤供給間隔を変化させる制御手段とからなり、前記現像剤供給間隔を変化させる制御手段は、前記平均印字率が予め定めた基準印字率より小さいとき、前記平均印字率に応じて前記現像剤供給手段から現像剤収容手段への現像剤供給間隔を短く制御して、前記現像剤収容手段内の現像剤量が前記印字率に対応させて定めた特定量以上となるようにすることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記画像形成枚数計数手段の計数した画像形成枚数が所定枚数に達し、前記算出した平均印字率が予め定めた基準印字率より低い時、前記平均印字率に対応した量の現像剤を前記現像剤収容手段から前記現像剤担持体を介して感光体に現像する制御をおこなうことを特徴とする請求項６に記載した画像形成装置。
【請求項８】
前記制御手段による現像剤を前記現像剤収容手段から前記現像剤担持体を介して感光体に現像する制御は、前記現像剤担持体から感光体へ現像剤を搬送させるためのバイアス電圧を、画像形成時のバイアスより大きく制御することを特徴とする請求項７に記載した画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式を利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらの複合機などの画像形成装置とその現像装置における現像剤供給方法に係り、特に、低印字率の原稿データで画像形成した場合の、トナー劣化を防止するようにした画像形成装置とその現像装置における現像剤供給方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらの複合機などの画像形成装置においては、感光体上に形成された潜像を現像するため、感光体と対向し、現像剤収容室に収容された現像剤を担持して現像領域に搬送する現像剤担持体が用いられる。このとき、例えば形成される画像全面を黒ベタ（カラーの場合は用いられる色毎のベタ）としたときに使用する現像剤量（ドット数）に対し、実際の画像形成に使用した現像剤量（ドット数）の割合を印字率と定義すると、通常の画像ではこの印字率が５％程度となるが、この印字率が低い場合、現像剤担持体から感光体に搬送される現像剤が少なくなるため、現像装置中の現像剤粒子の入れ替わりが少なくなって現像剤が帯電過多となり、帯電制御用外添剤が剥がれたり逆に現像剤に埋め込まれ、帯電が安定しなくなって図１０に示したように、画像濃度低下やカブリが発生する。
【０００３】
この図１０に示したグラフは、上記原稿印字率が５％、４％、２．５％、１．５％、０．５％、の場合の印字枚数による画像濃度の変化を調べたグラフであり、横軸は印字枚数、縦軸は画像濃度（マクベス濃度（マクベス社製反射濃度計ＲＤ９１８を使用して測定）で、０．００が白、１．６０が黒を意味する）である。このグラフから、原稿印字率が２．５％以下の場合、印字枚数によって画像濃度が低下していることがわかる。
【０００４】
特に、カラー画像形成装置のように複数の現像装置を持つ画像形成装置においては、写真やグラフィック画像のように高い印字率の場合から、ロゴマークのみのように低印字率のものまで種々の印字率の画像が扱われ、現像装置毎に印字率が異なることも多い。そのため従来から、トナーの表面形状、材料、外添剤の適正化及び現像剤担持体の表面材料の改良などにより、現像剤の帯電制御能力を安定させるよう改良が行われているが、場合によっては、現像剤の帯電が過剰となって前記したような現象が生じる。
【０００５】
そのため特許文献１、及び２には、印字率を算出する印字率算出手段と現像剤の感光体への強制消費動作を指示する制御手段とを設け、印字率算出手段が算出した印字率を基準値と比較し、印字率が所定の基準印字率より小さいとき、現像剤を強制的に消費させ、擬似的に所定の印字率で画像形成がおこなわれたのと同じ効果を得る（以下これを現像剤のリフレッシュと略称する）ようにする技術が示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開平４−６８３７０号公報
【特許文献２】特開平４−８６８４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながらこれら特許文献１、２に示された現像剤のリフレッシュ技術は、現像剤の強制消費によって多大な現像剤消費がおこなわれ、ユーザからみると使ってもいないのに現像剤が消費されてゆくという問題があり、また、この強制消費に一定の時間を要するため、作業効率が悪化するという問題もある。
【０００８】
そのため本発明においては、印字率が低くても現像剤の強制消費量を従来より少なくすることが可能であり、かつ、その現像剤の強制消費間隔を大きくとれるようにして、作業効率が悪化することを防止できるようにした、画像形成装置とその現像装置における現像剤供給方法を提供することが課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため本発明になる画像形成装置の現像装置における現像剤供給方法は、
感光体と対向して現像剤を現像領域に搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤収容手段とからなる現像装置と、該現像装置における前記現像剤収容手段に外部から現像剤を供給する現像剤供給手段とを有する画像形成装置の現像装置における現像剤供給方法であって、
前記画像形成装置は、画像形成枚数を計数する手段と形成した画像の累積ドット数を計数する手段とを有し、計数した累積ドット数と画像形成枚数とで平均印字率を算出し、該平均印字率が予め定めた基準印字率より低い場合、前記現像剤供給手段による前記現像剤収容手段への現像剤供給間隔を短くすることを特徴とする。
【００１０】
また、上記課題を解決するため本発明になる画像形成装置の現像装置における現像剤供給方法は、
感光体と対向して現像剤を現像領域に搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤収容手段とからなる現像装置と、該現像装置における前記現像剤収容手段に外部から現像剤を供給する現像剤供給手段とを有する画像形成装置の現像装置における現像剤供給方法であって、
前記画像形成装置は、画像形成枚数を計数する手段と形成した画像の累積ドット数を計数する手段とを有し、計数した累積ドット数と画像形成枚数とで平均印字率を算出し、該平均印字率が予め定めた基準印字率より低い場合、前記現像剤供給手段による前記現像剤収容手段への現像剤供給を、前記現像剤収容手段内の現像剤量が前記印字率に対応させて定めた特定量以上となるようにおこなうことを特徴とする。
【００１１】
また、上記課題を解決するため本発明になる画像形成装置は、
感光体と対向して現像剤を現像領域に搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤収容手段とからなる現像装置と、該現像装置における前記現像剤収容手段に外部から現像剤を供給する現像剤供給手段とを有する画像形成装置であって、
前記画像形成装置は、画像形成枚数を計数する手段と、形成した画像の累積ドット数を計数する手段と、該計数した画像形成枚数と累積ドット数とから形成画像の平均印字率を算出し、該平均印字率に応じて前記現像剤供給手段から現像剤収容手段への現像剤供給間隔を変化させる制御手段とからなり、前記現像剤供給間隔を変化させる制御手段は、前記平均印字率が予め定めた基準印字率より小さいとき、前記平均印字率に応じて前記現像剤供給手段から現像剤収容手段への現像剤供給間隔を短く制御して、前記現像剤収容手段内の現像剤量が前記印字率に対応させて定めた特定量以上となるようにすることを特徴とする。
【００１２】
このように、形成した画像の累積ドット数と画像形成枚数とから形成画像の平均印字率を算出し、この平均印字率が予め定めた基準印字率より小さいとき、その平均印字率に応じて前記現像剤供給手段から現像剤収容手段への現像剤供給間隔を短く制御し、前記現像剤収容手段内の現像剤量が前記印字率に対応させて予め定めた特定量以上となるようにすることで、現像剤担持体上の高帯電となった現像剤が現像剤収容手段に戻ったとき、より多くの現像剤と混ぜ合わせることができる。そのため、前記した現像剤の帯電過多と、現像剤における帯電制御用外添剤が剥がれたり逆に現像剤に埋め込まれることで、帯電が安定しなくなって画像濃度低下やカブリが発生することを防止することができる。すなわち、現像剤としてキャリアを用いた２成分現像システムでは、トナー対キャリアの比率を上げることでチャージアップ防止効果があることが知られているが、トナーだけの１成分システムにおいても、現像剤収容手段内の現像剤が多いと、現像に使用されずに戻ってきた現像剤のチャージを下げる効果がある。また、現像剤収容手段に少しずつ現像剤を補給することで、トナー交換時にトナーの特性が変化してカブリや画像濃度低下といった画像不具合が発生することも防止できる。
【００１３】
そして、前記現像剤供給手段による前記現像剤収容手段への現像剤供給間隔は、特定印字率範囲毎に前記累積ドット数計数手段が算出した累積ドット数を元に算出される現像量が、予め定めた値に達する間隔とすることで、現像剤収容手段内には印字率に対応した現像剤量を常に確保することができる。
【００１４】
さらに、前記画像形成装置は、前記画像形成枚数計数手段の計数した画像形成枚数が所定枚数に達し、前記算出した平均印字率が予め定めた基準となる印字率より低い時、特定印字率範囲毎に予め定めた量の現像剤を感光体に現像して消費させることを特徴とする。
また、前記制御手段は、前記画像形成枚数計数手段の計数した画像形成枚数が所定枚数に達し、前記算出した平均印字率が予め定めた基準印字率より低い時、前記平均印字率に対応した量の現像剤を前記現像剤収容手段から前記現像剤担持体を介して感光体に現像する制御をおこなうことを特徴とする。
【００１５】
このように、前記した現像剤供給手段から現像剤収容手段への現像剤供給間隔を短く制御することに加え、画像形成枚数が所定枚数に達して平均印字率が基準印字率より低い時に、現像剤収容手段内の現像剤を印字率に応じた量だけ現像して消費させることで現像剤のリフレッシュがおこなわれるが、現像剤収容手段内の現像剤は低印字率の時に短い間隔で補給された現像剤によってチャージアップが防止されているから、このリフレッシュで消費する現像剤量は従来のリフレッシュ単独で行う場合より少なくて済み、かつ、その現像剤の強制消費（リフレッシュ）間隔も大きくとれから、作業効率が悪化するのをも防止できる画像形成装置とその現像装置における現像剤供給方法を提供することができる。
【００１６】
そして前記画像形成装置は、現像剤を感光体に現像して消費させるに際し、前記現像剤担持体から感光体へ現像剤を搬送させるためのバイアス電圧を、特定印字率範囲毎に画像形成時のバイアスより大きくすることにより、帯電してチャージアップした帯電力の強い現像剤も確実に消費することが可能となる。
【発明の効果】
【００１７】
以上記載のごとく本発明によれば、現像剤の強制消費間隔を大きくとることができるから作業効率が悪化するのを防止でき、かつ、その強制消費により吐き出される現像剤量を従来より少なくすることが可能であり、効率的な画像形成装置とその現像装置における現像剤供給方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【００１９】
図１は本発明になる画像形成装置の１実施例の概略構成図、図２は本発明になる現像装置における現像剤供給方法を実施する概略制御ブロック図、図３は本発明になる現像装置における現像剤供給方法のフロー図、図４は本発明になる現像装置における現像剤供給方法を用いた場合の現像剤リフレッシュのフロー図、図５は本発明になる現像装置における現像剤供給方法と現像剤リフレッシュをおこなう際の、印字率と現像剤の補給開始や補給量、リフレッシュ時の消費量などの第１実施例におけるパラメータを一覧とした表、図６はこの第１実施例を実施し、種々の印字率における印字枚数と画像濃度の関係を調べたグラフ、図７は本発明になる現像装置における現像剤供給方法と現像剤リフレッシュをおこなう際の、印字率と現像剤の補給開始や補給量、リフレッシュ時の消費量などの第２実施例におけるパラメータを一覧とした表、図８はこの第２実施例を実施し、種々の印字率における印字枚数と画像濃度の関係を調べたグラフ、図９は現像剤リフレッシュのみをおこなって種々の印字率における印字枚数と画像濃度の関係を調べたグラフである。
【００２０】
図１において１は、ａ−Ｓｉ（アモルファスシリコン）で形成された感光体（像担持体）ドラムで、その周囲には帯電装置２、例えばレーザスキャニングユニットなどを用いた露光装置３が配され、さらにこの感光体（像担持体）ドラム１に、ブラック（ＢＫ）４ａ、マゼンタ（Ｍ）４ｂ、シアン（Ｃ）４ｃ、イエロー（Ｙ）４ｄで示した現像器４における７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄで示した現像剤担持体を順次対向させるロータリー型現像装置４が設けられている。そして、それぞれの現像器４には、ブラック（ＢＫ）４１ａ、マゼンタ（Ｍ）４１ｂ、シアン（Ｃ）４１ｃ、イエロー（Ｙ）４１ｄの現像剤収容室が配され、それぞれの現像剤収容室４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄは例えば容量が３０ｇ程度とされ、基準となる印字率（約５％）で画像形成がおこなわれている場合、現像剤が２０ｇまで減少したときに外部に設けられた現像剤貯蔵部４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄから、図示していない現像剤供給手段によって現像剤が供給され、２８ｇ程度まで供給されると、図示していないセンサでそれを検出して供給が終了されるようになっている。なお以下の説明では、現像剤中のトナーは正帯電トナーとし、体積平均粒径が５．０〜８．０μｍのものを使用した場合を例に説明する。
【００２１】
５は感光体ドラム１上に形成された各色のトナー画像を重ねて転写する中間転写ベルトで、５１は感光体ドラム１上に形成されたトナー画像を中間転写ベルト５に転写させる１次転写ローラ、６は感光体ドラム１のクリーニング装置、８は中間転写ベルト５上のトナー画像を記録媒体９に転写させる２次転写ローラ、１０は定着装置、１１は中間転写ベルトのクリーニング装置、１２は記録媒体９の排出部であり、以下の説明では、本発明をロータリー型現像装置４と中間転写ベルト５を用いたカラー画像形成装置を例に説明するが、本発明は、現像剤収容室４１を有して外部に設けられた現像剤貯蔵部４２から現像剤を随時供給できる構造を有した画像形成装置であれば、モノクロの画像形成装置やタンデム型カラー画像形成装置など、どのような形式の画像形成装置であっても良いことは勿論である。
【００２２】
図２において２０は画像形成装置全体の制御装置、２１は形成する画像のデータ、２２は制御装置２０によって計数された画像形成枚数のカウンタ、２３は制御装置２０により、図１に示したカラー画像形成装置の場合は使用する色別（現像器４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ別）に計数した画像データ２１におけるドット数を、色別（現像器４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ別）に累計して記憶する累積ドット数カウンタ、２４は印字率毎に例えば図５に示したように、現像剤を補給する累計ドット量（印字率（％）に現像剤の補給間隔となる画像形成枚数を乗じた値）、補給時の補給現像剤量、リフレッシュするときの消費現像剤量、現像バイアスなどを記憶した印字率による現像剤供給量記憶装置、２５は図１には示していないが、現像剤貯蔵部４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄから現像剤を現像剤収容室４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄに供給する現像剤供給装置、２６は図１に２で示した帯電装置の帯電制御装置、２７は図１に３で示した露光装置に画像データ２１を送る露光制御装置、２８は現像剤担持体７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄと感光体ドラム１との間の現像バイアスを制御する現像バイアス制御装置、２９は感光体ドラム１上に形成されたトナー画像を中間転写ベルト５に転写するための１次転写ローラへ与える１次転写バイアス制御装置、３０は中間転写ベルト５に転写されたトナー画像を記録媒体９に転写する２次転写ローラへ与える２次転写バイアスの制御装置である。
【００２３】
最初に本発明の概略を簡単に説明すると、本発明における画像形成装置は、ロータリー型現像装置４を構成するブラック（ＢＫ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）の現像器４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄに対応して設けられた現像剤収容室４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄへ、ロータリー型現像装置４の外部に設けられた現像剤貯蔵部４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄから、現像剤を供給できるように構成されている。通常、こういった画像形成装置における現像剤収容室４１への現像剤供給は、例えば光学的なセンサなどを用いて現像剤量を検出し、現像剤がある量減少したら補給を開始し、センサ出力が安定するまで補給する方式のものが多いが、本発明では、画像データから得られる画像の累積ドット数と画像形成枚数とから平均印字率を算出し、その平均印字率が基準となる印字率より低い場合、その平均印字率に応じて累積ドット数から現像剤の補給時期を現像剤供給間隔が短くなるよう制御し、現像剤収容室４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄの現像剤量が前記印字率に対応させて定めた特定量以上となるようにして、印字率が低いことによって現像剤担持体７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ上で高帯電となった現像剤が現像剤収容室４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄに戻ったとき、より多くの現像剤と混ぜ合わせることができるようにしたものである。
【００２４】
このようにすることにより、現像剤としてキャリアを用いた２成分現像システムでは、トナー対キャリアの比率を上げることでチャージアップ防止効果があることが知られているが、トナーだけの１成分システムにおいても、現像剤収容室４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄ内の現像剤が多いと現像に使用されずに戻ってきた現像剤のチャージを下げる効果があり、また、現像剤収容手段に少しずつ現像剤を補給することで、現像剤交換時に現像剤の特性が変化してカブリや画像濃度低下といった画像不具合が発生することも防止できる。
【００２５】
そして本発明では、特定枚数の画像形成がおこなわれた後、算出した平均印字率が基準となる印字率より低い場合、感光体ドラム１の帯電と露光をおこなわずに現像剤担持体７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ上の現像剤を感光体ドラム１へ飛翔させて現像し、消費させるリフレッシュ動作をおこなうが、この時の現像剤収容室４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄ内の現像剤は、前記したように短い間隔で補給された現像剤によってチャージアップが防止されているから、このリフレッシュ動作で吐き出す現像剤量は従来のリフレッシュ単独で行う場合より少なくて済み、かつ、その現像剤の強制消費（リフレッシュ）間隔も長くとれるから、作業効率が悪化するのをも防止できる。
【００２６】
以上が本発明の概略であるが、本発明の詳細を説明する前に、図１を用いて本発明を適用した画像形成装置について説明すると、待機状態においては、図１におけるロータリー型現像装置４の、例えばブラック（ＢＫ）用現像器４ａの現像剤担持体７ａが感光体（像担持体）ドラム１に対向した現像位置となるようにされている。そして、図２における制御装置２０に画像データ２１が送られてくると、その画像データ２１は制御装置２０によってブラック（ＢＫ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）の各色のデータに分解され、一方、感光体（像担持体）ドラム１が、図２に示した帯電制御装置２６によって帯電装置２で、約＋３００Ｖに均一に帯電される。
【００２７】
そして、制御装置２０によってブラック（ＢＫ）のデータが露光制御装置２７から露光装置３に与えられ、感光体（像担持体）ドラム１が露光されて潜像が形成される。このとき、露光後の感光体ドラム１における表面電位は＋１０Ｖ程度となる。そしてこの潜像は、現像バイアス制御装置２８によって感光体ドラム１と現像剤担持体７の間に印加される、例えばＶｄｃが１６０Ｖの直流に、Ｖｐｐが１．５ｋＶ、周波数が２．５ｋＨｚ、デューティ比３０％の交番電界を重畳した現像バイアスにより感光体ドラム１に飛翔する現像剤で現像され、トナー画像となる。さらにこのトナー画像は、１次転写バイアス制御装置２９によって印加される−１００〜−６００Ｖの電位差の１次転写バイアスを与えられた１次転写ローラ５１により、中間転写ベルト５に転写される。形成されたトナー画像が中間転写ベルト５に転写された後に残った現像剤（トナー）は、クリーニング装置６でクリーニングされ、次の画像形成が行われる。なお、中間転写ベルト５に接する２次転写ローラ８とクリーニング装置１１は、制御装置２０によって全ての色のトナー画像が中間転写ベルト５に重ね合わせて転写されるまで、この中間転写ベルト５から離間させられている。
【００２８】
こうしてブラック（ＢＫ）のトナー画像の形成が済むとロータリー型現像装置４が図上反時計回りに回転し、次のマゼンタ（Ｍ）の現像器４ｂが感光体（像担持体）ドラム１に対向した現像位置とされ、先に分解されたマゼンタ（Ｍ）の画像データが露光装置３に与えられて露光が行われる。そして感光体（像担持体）ドラム１上に潜像が形成されて、それが現像器４ｂに備えられた現像ローラ７ｂが担持した現像剤（トナー）で現像されてトナー画像となり、中間転写ベルト５上に転写されているブラック（ＢＫ）のトナー画像の上に重ね合わせて転写される。
【００２９】
そして同様の動作がシアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）の画像データで繰り返され、全ての色のトナー画像が中間転写ベルト５に転写されてフルカラートナー画像とされると、制御装置２０は、先に中間転写ベルト５から離間させていた２次転写ローラ８とクリーニング装置１１を中間転写ベルト５に接触させ、記録媒体９を２次転写ローラ８の位置する２次転写位置に送り込むと共に、２次転写バイアス制御装置３０によって２次転写ローラ８に２次転写バイアスを印加させ、フルカラートナー画像が記録媒体９に転写される。
【００３０】
こうしてフルカラートナー画像が転写された記録媒体９は、さらに定着装置１０に送られて熱と圧力で定着され、排出部１２に排出される。そして中間転写ベルト５上に残った現像剤（トナー）は、クリーニング装置１１によってクリーニングされ、次の画像形成に備えられる。
【実施例１】
【００３１】
このような画像形成装置において本発明では、現像剤収容室４１への現像剤供給と現像剤のリフレッシュは、この現像剤供給方法と現像剤リフレッシュをおこなう際の、印字率と現像剤の補給開始や補給量、リフレッシュ時の消費量などの第１実施例におけるパラメータを一覧とした表図５に示した値を用い、図３、図４に示したフローに従っておこなう。
【００３２】
この図５の表において「印字率Ａ（％）」は、前記したように、所定枚数における画像の形成に必要とする現像剤量（累積ドット数）が、画像全面を黒ベタ（カラーの場合は用いられる色毎のベタ）としたときに使用する現像剤量（ドット数）に対してどの程度の割合となるかを算出した値で、「リフレッシュ時消費現像剤量」は、特定枚数の画像形成がおこなわれた後、算出した印字率が基準となる印字率（今の場合は５％）より低い場合、感光体ドラム１の帯電と露光をおこなわずに現像剤担持体７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ上の現像剤を感光体ドラム１へ飛翔させて吐き出し、消費させるリフレッシュ動作をおこなう際の消費現像剤量、「現像バイアス設定値」は、このリフレッシュ動作時の直流現像バイアス（Ｖｄｃ）の値、「補給開始累計ドット量」は、印字率Ａが３．０％以下の場合は印字率Ａに示された範囲における平均印字率（例えばＡが１．０〜２．０の場合は１．５）に、３．０％を超えた場合は最大印字率（例えばＡが３．０〜４．０の場合は４．０）に、表の右端の「現像剤補給間隔（枚）」の値を乗じた値で、形成する画像の累計ドット量をカウントし、そのカウント値がこの値になったとき、現像剤収容室４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄへ現像剤貯蔵部４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄから現像剤を供給する。「補給開始時減少現像剤量」は、この現像剤の供給を開始するときまでに形成された画像によって消費された現像剤量を示す（Ａ４用紙１枚あたり５％の印字率においては４０ｍｇの現像剤を消費するものとする）。
【００３３】
最初に、現像剤収容室４１への現像剤供給を図３のフローに基づいて説明すると、画像形成装置における電源が入ると図２における制御装置２０は、まず最初のステップＳ４１で、画像形成枚数カウンタ２２、累積ドット数カウンタ２３の内容をリセットする。そして画像データ２１が送られてくると制御装置２０は、ステップＳ４２で画像形成枚数カウンタ２２によって送られてきた画像形成枚数をカウントし、次いでステップＳ４３で送られてきた画像データ２１における印字ドット数を累積ドット数カウンタ２３に加算していく。そして次のステップＳ４４で制御装置２０は、この累積ドット数カウンタ２３の内容を画像形成枚数カウンタ２２の内容で除し、画像形成一枚当たりのドット数を算出すると共に、このドット数が画像全面をベタにした場合の何％に当たるか、すなわち平均印字率Ａを算出する。
【００３４】
そして次のステップＳ４５で制御装置２０は、この平均印字率ＡがステップＳ４６からＳ５１に示したどれに相当するかを判断する。このステップＳ４６からＳ５１に示したブロックは、前記した図５における印字率Ａの欄に対応し、例えばこの平均印字率が２．５％であった場合ステップＳ４８に進む。そして制御装置２０は、図２における印字率による現像剤供給量記憶装置２４に記憶されているこの２．５％の印字率に対応する補給開始累計ドット量（この場合は４００）を読み出し、次のステップＳ５４で累積ドット数カウンタ２３の内容がこの補給開始累計ドット量（この場合は４００）に達しているかどうかを判断する。
【００３５】
そして、累積ドット数カウンタ２３の内容がこの補給開始累計ドット量（この場合は４００）に達している場合、次のステップＳ５９に進んで図２の制御装置２０は現像剤供給装置２５に、図５の補給開始時減少現像剤量に示した３．２ｇの現像剤を、現像剤貯蔵部４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄから現像剤収容室４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄへ供給するように指示する。そのため、現像剤収容室４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄへは、現像剤貯蔵部４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄから３．２ｇの現像剤が供給され、処理はステップＳ４１に戻る。なお、ステップＳ５４で累積ドット数カウンタ２３の内容が補給開始累計ドット量（この場合は４００）に達していない場合は、処理がステップＳ４２に戻り、同様なことが繰り返されるが、この間に平均印字率が大きく変動した場合、ステップＳ４５による判断で、ステップＳ４６からＳ５１に示したブロックのうちの前回とは異なるステップに進むことがあることはいうまでもない。
【００３６】
このようにして現像剤収容室４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄへ現像剤貯蔵部４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄから現像剤を供給することにより、図５の補給開始累計ドット量の欄を見ればわかるとおり、平均印字率が低い場合はより短期間で現像剤が供給され、現像剤収容室４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄの現像剤量は、印字率に対応させて定めた特定量以上となるように制御されるから、前記したように現像剤収容室４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄ内の現像剤が多いことにより、現像に使用されずに戻ってきた現像剤のチャージを下げる効果が有り、現像剤交換時に現像剤の特性が変化してカブリや画像濃度低下といった画像不具合が発生することも防止できる。
【００３７】
次に図４に示したリフレッシュ動作であるが画像形成装置における電源が入ると図２における制御装置２０は、まず最初のステップＳ７１で、画像形成枚数カウンタ２２、累積ドット数カウンタ２３の内容をリセットする。そして画像データ２１が送られてくると制御装置２０は、ステップＳ７２で画像形成枚数カウンタ２２によって送られてきた画像形成枚数をカウントし、次いで、ステップＳ７３で送られてきた画像データ２１における印字ドット数を累積ドット数カウンタ２３に加算していく。そして次のステップＳ７４で制御装置２０は、画像形成枚数が２００枚に達したかどうか判断し、達していない場合はステップＳ７２へ戻って同じ事を繰り返し、達している場合はステップＳ７５に進んで累積ドット数カウンタ２３の内容を画像形成枚数カウンタ２２の内容で除し、画像形成一枚当たりのドット数を算出すると共に、このドット数が画像全面をベタにした場合の何％に当たるか、すなわち平均印字率Ａを算出する。
【００３８】
そして次のステップＳ７６で制御装置２０は、この平均印字率ＡがステップＳ７７からＳ８０に示したどれに相当するかを判断する。このステップＳ７７からＳ８０に示したブロックは、前記した図５における印字率Ａの欄に対応し、例えばこの平均印字率が２．５％であった場合、ステップＳ７９に進む。ここで制御装置２０は、図２における印字率による現像剤供給量記憶装置２４に記憶されているこの２．５％の印字率に対応するリフレッシュ時消費現像剤量（この場合は１２００ｍｇ）を読み出す。
【００３９】
そして制御装置２０は、非画像形成時に、次のステップＳ８３で感光体ドラム１への帯電と露光をおこなわず、現像バイアス制御装置２８による感光体ドラム１と現像剤担持体７の間へ印加している現像バイアスのうち、直流Ｖｄｃを図５の現像バイアス設定値に示したように通常（１６０Ｖ）より電圧を５０Ｖ高くし、２１０Ｖとして前記したようにＶｐｐが１．５ｋＶ、周波数が２．５ｋＨｚ、デューティ比３０％の交番電界を重畳して印加する。そのため現像剤は、短時間で感光体ドラム１へ搬送され、吐き出しをおこなうことができる。こうして所定量の現像剤が吐き出されると、処理はステップＳ７１に戻って同じ事が繰り返される。
【００４０】
以上が本発明の画像形成装置におけるリフレッシュ動作であるが、従来の現像剤のリフレッシュは、前記したように通常の画像における印字率を例えば５％と定め、例えば画像形成１００枚毎の印字率がこの標準的な印字率より低い場合、現像剤を強制的に消費させて擬似的にこの標準的な印字率になるようにしていたが、本発明では、前記したように短い間隔で補給された現像剤によってチャージアップが防止されているから、このリフレッシュ動作で吐き出す現像剤量は従来のリフレッシュ単独で行う場合より少なくて済み、かつ、その現像剤の強制消費（リフレッシュ）間隔も長くとれる。
【００４１】
すなわち例えば２００枚毎にリフレッシュをおこない、Ａ４用紙１枚あたり５％の印字率においては４０ｍｇの現像剤を消費するものとすると、５％の印字率で２００枚印字したときの現像剤消費量は８０００ｍｇとなる。そのため印字率が１％の場合、消費される現像剤量は一枚当たり８ｍｇとなって２００枚では１６００ｍｇであるから、従来のリフレッシュにおいてはその差、６４００ｍｇの現像剤を吐き出す必要がある。また従来では、あまり長い間リフレッシュ動作をおこなわないと、前記したように現像剤の帯電過多や、現像剤における帯電制御用外添剤が剥がれたり逆に現像剤に埋め込まれることで、帯電が安定しなくなって画像濃度低下やカブリが発生するから、画像形成１００枚程度で実施していた。
【００４２】
ところが本発明では、リフレッシュは約２００枚間隔で実施すれば良く、また、図５のリフレッシュ時消費現像剤量の欄に示したように、平均印字率Ａが１．０％以下の場合で２８００ｍｇ、１．０から２．０％の間の場合で２０００ｍｇ、２．０から３．０％の間の場合で１２００ｍｇ、３．０から４．０％の間では０であり、大幅に少なくなっている。
【００４３】
なお以上の説明では、リフレッシュ間隔を画像形成２００枚毎と説明したが、この値は任意に設定できるものであることはいうまでもない。また、画像形成枚数カウンタ２２と累積ドット数カウンタ２３は、前記現像剤収容室４１への現像剤供給動作の時に用いたものと同じものを用いるよう説明したが、現像剤供給動作とリフレッシュ動作は異なったときにおこなわれる可能性が大きいから、それぞれ専用のものを用いることが好ましい。
【００４４】
図９は、前記した従来の方法で画像形成１００枚毎に現像剤のリフレッシュのみをおこない、原稿印字率が５％、４％、２．５％、１．５％、０．５％、の場合の印字枚数と画像濃度の変化を調べたグラフで、図１０と同様、横軸は印字枚数、縦軸は画像濃度（マクベス濃度で、０．００が白、１．８０が黒を意味する）である。このように現像剤のリフレッシュをおこなうと、画像濃度は前記図１０に示したリフレッシュをおこなわない場合に比較して安定してはいるが、印字率が２．５％以下では、５０００枚程度から少しずつ濃度が低下している。
【００４５】
それに対して図６は、以上説明してきた現像剤収容室４１への印字率に応じた現像剤供給と現像剤のリフレッシュを実施し、図９と同様原稿印字率が５％、４％、２．５％、１．５％、０．５％の場合の印字枚数と画像濃度の変化を調べたグラフで、横軸は印字枚数、縦軸は画像濃度である。このグラフからわかるとおり、図９のリフレッシュのみの場合とは異なり、印字率がどのような場合でも画像濃度の低下が見られずに安定しており、本発明の方法の効果が大きいことを示している。
【実施例２】
【００４６】
図７は、図５に示した第１実施例のパラメータのうち、リフレッシュ時消費現像剤量と現像バイアス設定値を変化させた本発明の第２実施例であり、その他のパラメータは前記第１実施例の場合と全く同様で、動作も前記図３、図４に示したフローと全く同一である。また図８は、この図７に示したパラメータを用い、現像剤収容室４１への現像剤供給と現像剤のリフレッシュをおこなった場合の印字枚数と画像濃度の変化を調べたグラフで、横軸は印字枚数、縦軸は画像濃度（マクベス濃度で、０．００が白、１．６０が黒を意味する）である。
【００４７】
この図８のグラフからわかるように、図６のグラフと同様印字率がどのような場合でも画像濃度の低下が見られずには安定しているが、図７の一覧表を見ればわかるとおり、「リフレッシュ時消費現像剤量」は図５に示した第１実施例の場合より少なくなっており、本発明では、リフレッシュに際して現像剤のより少ない吐き出しでも効果が大きいことを示している。
【００４８】
以上種々述べてきたように本発明によれば、形成した画像の累積ドット数と画像形成枚数とから形成画像の平均印字率を算出し、この平均印字率が予め定めた基準印字率より小さいとき、その平均印字率に応じて前記現像剤供給手段から現像剤収容手段への現像剤供給間隔を短く制御し、前記現像剤収容手段内の現像剤量が前記印字率に対応させて定めた特定量以上となるようにすることで、現像剤担持体上の高帯電となった現像剤が現像剤収容手段に戻ったとき、より多くの現像剤と混ぜ合わせることができる。そのため、前記した現像剤の帯電過多と、現像剤における帯電制御用外添剤が剥がれたり逆に現像剤に埋め込まれることで、帯電が安定しなくなって画像濃度低下やカブリが発生することを防止することができる。また、現像剤収容手段に少しずつ現像剤を補給することで、トナー交換時にトナーの特性が変化してカブリや画像濃度低下といった画像不具合が発生することも防止できる。
【００４９】
また、現像剤供給手段から現像剤収容手段への現像剤供給間隔を短く制御することに加え、画像形成枚数が所定枚数に達して平均印字率が基準印字率より低い時、現像剤収容手段内の現像剤を印字率に応じた量だけ現像して消費させることで現像剤のリフレッシュをおこなうことにより、現像剤収容手段内の現像剤は低印字率の時に短い間隔で補給された現像剤によってチャージアップが防止されているから、このリフレッシュで消費する現像剤量は従来のリフレッシュ単独で行う場合より少なくて済み、かつ、その現像剤の強制消費（リフレッシュ）間隔も大きくとれから、作業効率が悪化することを防止できる画像形成装置とその現像装置における現像剤供給方法を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明によれば、原稿印字率が低い場合でも良好な画像を長期にわたって維持できる画像形成装置とその現像装置における現像剤供給方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明になる画像形成装置の１実施例の概略構成図である。
【図２】本発明になる現像装置における現像剤供給方法を実施する概略制御ブロック図である。
【図３】本発明になる現像装置における現像剤供給方法のフロー図である。
【図４】本発明になる現像装置における現像剤供給方法を用いた場合の現像剤リフレッシュのフロー図である。
【図５】本発明になる現像装置における現像剤供給方法と現像剤リフレッシュをおこなう際の、印字率と現像剤の補給開始や補給量、リフレッシュ時の消費量などの第１実施例におけるパラメータを一覧とした表である。
【図６】本発明の第１実施例を実施し、種々の印字率における印字枚数と画像濃度の関係を調べたグラフである。
【図７】本発明になる現像装置における現像剤供給方法と現像剤リフレッシュをおこなう際の、印字率と現像剤の補給開始や補給量、リフレッシュ時の消費量などの第２実施例におけるパラメータを一覧とした表である。
【図８】本発明の第２実施例を実施し、種々の印字率における印字枚数と画像濃度の関係を調べたグラフである。
【図９】現像剤リフレッシュのみをおこなって種々の印字率における印字枚数と画像濃度の関係を調べたグラフである。
【図１０】現像剤リフレッシュを実施せずに種々の印字率における印字枚数と画像濃度の関係を調べたグラフである。
【符号の説明】
【００５２】
１  感光体（像担持体）ドラム
２  帯電装置
３  露光装置
４  ロータリー型現像装置
４ａ  ブラック（ＢＫ）現像器
４ｂ  マゼンタ（Ｍ）現像器
４ｃ  シアン（Ｃ）現像器
４ｄ  イエロー（Ｙ）現像器
４１ａ  ブラック（ＢＫ）現像剤収容室
４１ｂ  マゼンタ（Ｍ）現像剤収容室
４１ｃ  シアン（Ｃ）現像剤収容室
４１ｄ  イエロー（Ｙ）現像剤収容室
４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄ  現像剤貯蔵部
５  中間転写ベルト
５１  １次転写ローラ
６  クリーニング装置
７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ  現像剤担持体
８  ２次転写ローラ
９  記録媒体
１０  定着装置
１１  クリーニング装置
１２  排出部
２０  制御装置
２１  画像データ
２２  画像形成枚数カウンタ
２３  累積ドット数カウンタ
２４  印字率による現像剤供給量記憶装置
２５  現像剤供給装置
２６  帯電制御装置
２７  露光制御装置
２８  現像バイアス制御装置
２９  １次転写バイアス制御装置
３０  ２次転写バイアス制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2006047388.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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